CN101459058A - 刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其形成方法 - Google Patents

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CN101459058A CN 200710094544 CN200710094544A CN101459058A CN 101459058 A CN101459058 A CN 101459058A CN 200710094544 CN200710094544 CN 200710094544 CN 200710094544 A CN200710094544 A CN 200710094544A CN 101459058 A CN101459058 A CN 101459058A
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Abstract

本发明公开了一种刻蚀停止层，所述刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。本发明还对应公开了一种该刻蚀停止层的形成方法、应用该刻蚀停止层的具有通孔的半导体器件及其形成方法。采用本发明的刻蚀停止层，可以有效防止与刻蚀停止层相连的前一材料层被氮化，达到了降低电路电阻值的目的，改善了电路的形成质量。

Description

刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其形成方法。
背景技术
集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其结合光刻、刻蚀、沉积、离子注入等多种工艺，在同一衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能。其中，任何一步工艺出现偏差，都可能会导致电路的性能参数偏离设计值。目前，随着超大规模集成电路的器件特征尺寸不断地等比例缩小，集成度不断地提高，对各步工艺的控制及其工艺结果的精确度提出了更高的要求。
以刻蚀工艺为例，集成电路制造中，常需要利用刻蚀技术形成各种刻蚀图形，如接触孔/通孔图形、沟槽隔离图形或栅极图形等，如果因控制不当使上述刻蚀图形的特征尺寸(CD，Critical Dimension)出现偏差，将直接影响到电路的性能，降低产品的成品率。
然而，实际生产中，存在多种影响刻蚀结果的因素，主要可以将其分为两类：一类是刻蚀前的在先工艺偏差对刻蚀结果的影响，如待刻蚀材料层的沉积厚度的不同等造成的刻蚀结果的不同。另一类是刻蚀工艺本身对刻蚀结果的影响，如当衬底上所要刻蚀的各图形的大小、形状及分布密度存在较大差异时，会使得刻蚀结果不同；另外，还有可能是因刻蚀设备本身的不稳定因素引起，如多次刻蚀工艺后刻蚀设备的工作腔室内的环境会有一定的变化，这一变化会导致刻蚀速率发生变化，刻蚀结果出现偏差。
为提高刻蚀的均匀性、一致性，现有的半导体器件制作过程中普遍采用了刻蚀停止层技术。该刻蚀停止层位于待刻蚀材料层之下，其与待刻蚀材料层相比具有明显较低的刻蚀速率，确保了刻蚀较为均匀地停止于该刻蚀停止层中。
在铝(Al)多层金属布线工艺中，该刻蚀停止层通常可以采用氮化钛(TiN)材料形成，一方面其具有导电性，在形成通孔开口时不用将其完全去除，减少了工艺步骤及工艺难度；另一方面，其亮度较低，可以作为抗反射层使用，提高了后面光刻工艺中的光学聚焦度，有利于得到更小的光刻线宽。
图1为说明现有的连接两层金属的通孔结构的示意图，如图1所示，在衬底101上形成前一绝缘介质层102，再在该前一绝缘介质层102内形成前一金属结构103，在前一绝缘介质层102及前一金属结构103上形成刻蚀停止层110。然后，在该刻蚀停止层110上形成后一绝缘介质层104，再利用光刻、刻蚀技术在后一绝缘介质层104内形成通孔开口，该通孔开口与前一金属结构103相连接。
可以看到，为了提高刻蚀后一绝缘介质层104形成通孔时的均匀性、一致性，在该后一绝缘介质层104下先形成了刻蚀停止层110。该刻蚀停止层110的刻蚀速率较低，可以确保通孔的刻蚀停止于该层内。
再接着，在该通孔开口内填充后一金属层106，对该后一金属层106进行图形化处理形成后一金属结构后，即形成连接两层金属的通孔结构。
通孔的形成质量对于电路的性能影响很大，如果通孔的形成质量较差，电阻值较高，将会导致电路的整体电阻值明显上升，严重时电路将不能正常工作。为此，如何形成低阻的通孔成为了现代半导体制造技术中关注的重点问题之一。
为改善器件的电性能，于2005年10月5日授权的公告号为CN1222014C的中国专利对TiN材料的形成方法进行了改进，其利用H2-N2进行射频等离子处理，制备出了均匀的、具有较高的台阶覆盖率的低阻TiN薄膜。
然而，在Al多层金属布线工艺中，在铝层上形成TiN刻蚀停止层时，通入的氮气会令位于表面的金属铝氮化，使得利用上述现有技术形成的通孔(电路)结构仍具有较高的电阻。
发明内容
本发明提供一种刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其形成方法，以改善现有的电路结构中因金属铝被氮化而具有较高电阻的现象。
本发明提供的一种刻蚀停止层，其中，所述刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。
可选地，所述第一刻蚀停止层和第二刻蚀停止层为氮化钛层。
可选地，所述第一刻蚀停止层中的氮含量低于钛含量。
可选地，所述第二刻蚀停止层的厚度大于所述第一刻蚀停止层。
可选地，所述第一刻蚀停止层的厚度在10至20
Figure A200710094544D0008145856QIETU
之间，所述第二刻蚀停止层的厚度在400至600
Figure A200710094544D0008145856QIETU
之间。
本发明具有相同或相应技术特征的一种刻蚀停止层的形成方法，包括步骤：
将衬底放置于沉积室内；
利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层；
利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量；
取出所述衬底。
可选地，所述含氮的第一气体及含氮的第二气体内还包括氩气。
优选地，所述含氮的第一气体中氩气与氮气的流量比在4:1至7:1之间，所述含氮的第二气体中氩气与氮气的流量比在1:7至1:4之间。
优选地，所述第一沉积时所用的功率在300至1000W之间，所述第二沉积时所用的功率在800W至15KW之间。
可选地，利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，包括步骤：
利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
本发明具有相同或相应技术特征的一种具有通孔的半导体器件，包括衬底，所述衬底上具有前一绝缘介质层，所述前一绝缘介质层内具有前一金属结构，所述前一绝缘介质层及所述前一金属结构上具有刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层上具有后一绝缘介质层，且所述后一绝缘介质层内已形成通孔开口，在所述通孔开口内还具有后一金属结构，其中，所述刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。
可选地，所述前一金属结构包含金属铝。
可选地，所述第一刻蚀停止层和第二刻蚀停止层为氮化钛层。
可选地，所述第一刻蚀停止层中的氮含量低于钛含量。
可选地，所述第二刻蚀停止层的厚度大于所述第一刻蚀停止层。
优选地，所述第一刻蚀停止层的厚度在10至
Figure A200710094544D00091
之间，所述第二刻蚀停止层的厚度在400至
Figure A200710094544D00092
之间。
本发明具有相同或相应技术特征的一种具有通孔的半导体器件的形成方法，包括步骤：
提供衬底，所述衬底上已形成前一绝缘介质层及前一金属结构；
将衬底放置于沉积室内；
利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层；
利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量；
取出所述衬底；
在所述第二刻蚀停止层上形成后一绝缘介质层；
在所述后一绝缘介质层内形成通孔开口；
在所述形成通孔开口的衬底上形成后一金属结构。
可选地，所述含氮的第一气体及含氮的第二气体内还包括氩气。
优选地，所述含氮的第一气体中氩气与氮气的流量比在4:1至7:1之间，所述含氮的第二气体中氩气与氮气的流量比在1:7至1:4之间。
优选地，所述第一沉积时所用的功率在300至1000W之间，所述第二沉积时所用的功率在800W至15KW之间。
可选地，利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，包括步骤：
利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其制作方法，将刻蚀停止层分为了至少两层，其中与前一材料层相接触的第一刻蚀停止层是氮含量较低；在该第一刻蚀停止层之上形成的第二刻蚀停止层氮含量较高。采用本发明的刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其制作方法，可以有效防止与刻蚀停止层相连的前一材料层被氮化，达到了降低通孔(电路)电阻值的目的，改善了通孔(电路)的形成质量。
本发明的刻蚀停止层、具有通孔的半导体器件及其制作方法，与前一材料层相接触的第一刻蚀停止层采用了类似Ti的TiN层，在该第一刻蚀停止层之上形成的第二刻蚀停止层采用了含氮量大的、颜色较深的TiN层，其除了防止与第一刻蚀停止层相连的前一材料层被氮化外，还可以确保晶片整体的亮度较低，得到较小的光刻线宽。
附图说明
图1为说明现有的连接两层金属的通孔结构的示意图；
图2为本发明第一实施例中刻蚀停止层的剖面示意图；
图3为本发明第二实施例的刻蚀停止层的形成方法的流程图；
图4为本发明第二实施例中形成第一刻蚀停止层后的器件剖面图；
图5为本发明第二实施例中形成第二刻蚀停止层后的器件剖面图；
图6为本发明第三实施例中具有通孔的半导体器件的剖面示意图；
图7为本发明第四实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法的流程图；
图8为本发明第四实施例中提供的衬底的剖面示意图；
图9为本发明第四实施例中形成第一刻蚀停止层后的器件剖面图；
图10为本发明第四实施例中形成第二刻蚀停止层后的器件剖面图；
图11为本发明第四实施例中形成后一绝缘介质层后的器件剖面图；
图12为本发明第四实施例中形成通孔开口后的器件剖面图；
图13为本发明第四实施例中形成后一金属结构后的器件剖面图；
图14为采用本发明第四实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法前后的通孔接触电阻的对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，并且可利用许多适当的材料制作，下面是通过具体的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
在铝金属多层结构中，传统的刻蚀停止层中的氮含量较大，在其的沉积过程中，下层曝露的金属铝会被氮化，使得电路结构的接触电阻变大，影响电路的电性能。
为改善这一问题，本发明提出了一种具有新的结构的刻蚀停止层，该刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。
第一实施例：
本发明的第一实施例提出了一种新的刻蚀停止层。图2为本发明第一实施例中刻蚀停止层的剖面示意图，如图2所示，本实施例中的刻蚀停止层分为两层——第一刻蚀停止层201及位于第一刻蚀停止层201之上的第二刻蚀停止层202。
本实施例中，第一刻蚀停止层和第二刻蚀停止层均为氮化钛层，但二者的氮含量不同，第二刻蚀停止层202的氮含量要高于第一刻蚀停止层201。
传统的刻蚀停止层在形成过程中通入的氮气较多，其可能会令与其相连的材料层发生氮化，如当其下层为金属铝时，所通入的氮气会令铝发生氮化，表现为高阻的特性。
为此，本实施例中，在形成第一刻蚀停止层时仅通入较少的氮气，使该氮化钛刻蚀停止层形成为一种氮含量低于钛含量的类似钛的材料层，避免了下层材料被氮化的问题。
本实施例中，第一刻蚀停止层的厚度可以较薄，如可以仅在10至之间，如为
Figure A200710094544D00132
只要其可以隔离下层的材料层，起到防止后面通入的氮气氮化该材料层的作用即可。
第二刻蚀停止层的厚度较厚，这是因为其的厚度一方面要足以实现刻蚀停止的作用，另一方面也要起到令表层亮度较低，提高光刻精度的抗反射层的作用(第一刻蚀停止层为含氮少的类似钛的材料，其的亮度通常较亮，不能起到抗反射层的作用)。具体该层的厚度可以设置在400至
Figure A200710094544D00133
之间，如为
Figure A200710094544D00134
第二实施例：
本实施例中介绍了第一实施例中的刻蚀停止层的一种形成方法。图3为本发明第二实施例的刻蚀停止层的形成方法的流程图，图4至图5为说明本发明第二实施例的刻蚀停止层的形成方法的器件剖面图，下面结合图3至图5对本发明的第二实施例进行详细介绍。
步骤301：将衬底放置于沉积室内。本实施例中的刻蚀停止层是利用一种物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)的方法形成的，其利用氩等离子体轰击钛靶，激发出的钛离子与氮气结合而形成氮化钛材料。可以认为，此时本实施例中所述的沉积室具体指PVD设备的沉积室。
本发明的其它实施例中，还可以利用化学气相沉积(CVD，ChemicalVapor Deposition)的方法形成氮化钛，如，可以为金属有机物化学气相沉积(MOCVD，Metal Organic Chemical Vapor Deposition)的方法等。
本实施例中的衬底(substrate)可以为已形成金属氧化物半导体晶体管的衬底，也可以为已形成底层金属连线结构的衬底。
步骤302：利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层。
图4为本发明第二实施例中形成第一刻蚀停止层后的器件剖面图，如图4所示，在衬底401上形成了第一刻蚀停止层402(图中未示出衬底内的结构)。
本实施例中，第一气体包含氮气和氩气，且氮气的含量较低，如氩气与氮气的流量比可以设置在4:1至7:1之间，如为5:1。
具体地，可将氩气的流量设置在100至120sccm之间，如为105sccm；将氮气的流量设置在10至30sccm之间，如为20sccm。
因本步中所通入的氮气含量较低，在衬底401上形成的第一刻蚀停止层402为一种类似钛的氮化钛材料。另外，本步中所加的射频功率较小，在300至1000W之间，如为800W；形成的该第一刻蚀停止层402较为致密。
由于在形成该第一刻蚀停止层时通入的氮气含量很少，其对下层材料(如金属铝)的氮化作用并不明显，也就不会对电路的接触电阻造成大的影响。
该第一刻蚀停止层401的厚度不要求太厚，只要能保护下层材料层不再曝露在外即可，通常可将其的厚度设置在10至
Figure A200710094544D00141
之间，如为
Figure A200710094544D00142
步骤303：利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量。
图5为本发明第二实施例中形成第二刻蚀停止层后的器件剖面图，如图5所示，在第一刻蚀停止层402上形成了第二刻蚀停止层403。
本实施例中，第二气体中仍包含氮气和氩气，但其中氮气的含量较高，如氩气与氮气的流量比可以设置在1:7至1:4之间，如为1:5。
具体地，可将氩气的流量设置在10至30sccm之间，如为20sccm；将氮气的流量设置在100至120sccm之间，如为110sccm。
本步中形成的第二刻蚀停止层403较厚，通常可以设置在400至
Figure A200710094544D00151
之间，如为
Figure A200710094544D00152
该厚度一方面要足以实现刻蚀停止的作用(确保刻蚀停止于该层内)，另一方面也要起到令表层亮度较低，提高光刻精度的抗反射层的作用。
形成第二刻蚀停止层时所加的射频功率较大，在800W至15KW之间，如为13KW。因第一刻蚀停止层与第二刻蚀停止层间的射频功率变化较大，为达到更为稳定的生长结果，可以分几步完成本步第二沉积，如，可将第二沉积分为以下几步完成：
A、利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
B、利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
C、利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
可以看到，在沉积过程中，通入的气体不变，但所加的射频功率则为逐渐递加的。
步骤304：取出所述衬底。
采用本实施例方法形成的刻蚀停止层，可以有效防止与刻蚀停止层相连的前一层材料被氮化，达到了降低电路电阻值的目的，改善了电路的形成质量。
在本发明的其它实施例中，上述第一刻蚀停止层与第二刻蚀停止层也可以由其它材料制成，如氮化硅材料层，氮化钽材料层等。
第三实施例：
本实施例提出了一种新结构的具有通孔的半导体器件。图6为本发明第三实施例中具有通孔的半导体器件的剖面示意图，如图6所示，本实施例中的具有通孔的半导体器件包括衬底601，所述衬底601上具有前一绝缘介质层602，所述前一绝缘介质层602内具有前一金属结构603，所述前一绝缘介质层602及所述前一金属结构603上具有刻蚀停止层。该刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层611，以及位于所述第一刻蚀停止层611之上的第二刻蚀停止层612；且所述第二刻蚀停止层612的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层611。
在该两层的刻蚀停止层上还具有后一绝缘介质层605，且所述后一绝缘介质层605内已形成通孔开口，在所述后一绝缘介质层605上及通孔开口内还具有后一金属结构606。
本实施例中，第一刻蚀停止层611和第二刻蚀停止层612均为氮化钛层，其具有一定的导电性，在用作刻蚀停止层后，不用将其完全去除，可以简化工艺。
本实施例中，前一金属结构包含金属铝，如果在其曝露在外的情形下，在后续的氮化钛刻蚀停止层的工艺中通入较多的氮气，则会令金属铝发生氮化，表现为高阻的特性，影响整个通孔结构的电性能。
为此，本实施例中，将刻蚀停止层分为两层，在形成第一刻蚀停止层时仅通入较少的氮气，使该氮化钛刻蚀停止层形成为一种氮含量低于钛含量的类似钛的材料层，避免了下层材料被氮化的问题。
本实施例中，第一刻蚀停止层的厚度可以较薄，如可以仅在10至
Figure A200710094544D00161
之间，如为只要其可以隔离下层的铝金属，起到防止后面通入的氮气氮化铝金属的作用即可。
第二刻蚀停止层的厚度较厚，这是因为其的厚度一方面要足以实现刻蚀停止的作用，另一方面也要起到令表层亮度较低，提高光刻精度的抗反射层的作用(第一刻蚀停止层为含氮少的类似钛的材料，其的亮度通常较亮，不能起到抗反射层的作用)。具体的厚度可以设置在400至
Figure A200710094544D00171
之间，如为
Figure A200710094544D00172
本实施例具有通孔的半导体器件中的前一绝缘介质层及后一绝缘介质层可以由多种材料组成，如氧化硅材料或黑钻石材料等。
本实施例中的后一金属结构可以由金属钨形成。另外，为了防止金属钨与通孔开口侧壁处、用于形成后一绝缘介质层的氧化硅材料之间发生反应，通常还会在沉积后一金属之前，先在后一绝缘介质层之上及通孔开口内形成一层阻挡层(图6中未示出)，该阻挡层可以由氮化钛、氮化钽等形成。
第四实施例：
本实施例中介绍了第三实施例中的具有通孔的半导体器件的一种形成方法。图7为本发明第四实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法的流程图，图8至图13为说明本发明第四实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法的器件剖面图，下面结合图7至图13对本发明的第四实施例进行详细介绍。
步骤701：提供衬底，所述衬底上已形成前一绝缘介质层及前一金属结构。
图8为本发明第四实施例中提供的衬底的剖面示意图，如图8所示，本实施例中所提供的衬底包括硅衬底801(其可以为已形成金属氧化物半导体晶体管的硅衬底)，位于硅衬底801上的前一绝缘介质层802及前一金属结构803。
本实施例中，该前一绝缘介质层802可以由氧化硅材料形成，该前一金属结构803可以由金属铝制成。
步骤702：将衬底放置于沉积室内。本实施例中的刻蚀停止层是利用一种物理气相沉积(PVD，Physical Vapor Deposition)的方法形成的。可以认为，此时本实施例中所述的沉积室具体指PVD设备的沉积室。
本发明的其它实施例中，还可以利用化学气相沉积(CVD，ChemicalVapor Deposition)的方法形成氮化钛，如，可以为金属有机物化学气相沉积(MOCVD，Metal Organic Chemical Vapor Deposition)的方法等。
步骤703：利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层。
图9为本发明第四实施例中形成第一刻蚀停止层后的器件剖面图，如图9所示，在衬底的前一绝缘介质层802及前一金属结构803上形成了第一刻蚀停止层811。
本实施例中，第一气体包含氮气和氩气，且氮气的含量较低，如氩气与氮气的流量比可以设置在4:1至7:1之间，如为5:1。
具体地，可将氩气的流量设置在100至120sccm之间，如为105sccm；将氮气的流量设置在10至30sccm之间，如为20sccm。
因本步中所通入的氮气含量较低，形成的第一刻蚀停止层811为一种类似钛的氮化钛材料。另外，本步中所加的射频功率较小，在300至1000W之间，如为800W；形成的该第一刻蚀停止层811较为致密。
由于在形成该第一刻蚀停止层811时通入的氮气含量很少，其对与其相邻的形成前一金属结构803的金属铝的氮化作用并不明显，也就不会对电路的接触电阻造成大的影响。
该第一刻蚀停止层811的厚度不要求太厚，只要能保护下面的前一金属结构803不再曝露在外即可，通常可将其的厚度设置在10至之间，如为
Figure A200710094544D00182
步骤704：利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量。
图10为本发明第四实施例中形成第二刻蚀停止层后的器件剖面图，如图10所示，在第一刻蚀停止层811上形成了第二刻蚀停止层812。
本实施例中，第二气体中仍包含氮气和氩气，但其中氮气的含量较高，如氩气与氮气的流量比可以设置在1:7至1:4之间，如为1:5。
具体地，可将氩气的流量设置在10至30sccm之间，如为20sccm；将氮气的流量设置在100至120sccm之间，如为110sccm。
本步中形成的第二刻蚀停止层812较厚，通常可以设置在400至之间，如为
Figure A200710094544D00192
该厚度一方面要足以实现刻蚀停止的作用(确保刻蚀停止于该层内)，另一方面也要起到降低表层亮度，提高光刻精度的抗反射层的作用(金属铝的亮度较高，不利于提高光刻的精度，得到较小的光刻线宽)。
形成第二刻蚀停止层时所加的射频功率较大，在800W至15KW之间，如为13KW。因第一刻蚀停止层与第二刻蚀停止层间的射频功率变化较大，为达到更为稳定的生长结果，可以分几步完成本步第二沉积，如，可将第二沉积分为以下几步：
A、利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
B、利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
C、利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
可以看到，在沉积过程中，通入的气体不变，但所加的射频功率则为逐渐递加的。
步骤705：取出所述衬底。
步骤706：在第二刻蚀停止层上形成后一绝缘介质层。
图11为本发明第四实施例中形成后一绝缘介质层后的器件剖面图，如图11所示，在第二刻蚀停止层812上形成了后一绝缘介质层805。
本实施例中，该后一绝缘介质层805可以是由化学气相沉积(CVD)的方法形成的氧化硅层。其厚度可以在
Figure A200710094544D00201
至
Figure A200710094544D00202
之间，如为
Figure A200710094544D00203
等。具体的厚度可由其形成的器件结构决定。
步骤707：在后一绝缘介质层内形成通孔开口。
先利用光刻在后一绝缘介质层805上形成通孔开口图形，接着，再利用干法刻蚀的方法刻蚀未被光刻胶保护的后一绝缘介质层，形成通孔开口。
图12为本发明第四实施例中形成通孔开口后的器件剖面图，如图12所示，在后一绝缘介质层805内形成了通孔开口809。
由于后一绝缘介质层805与第二刻蚀停止层812间的刻蚀速率相差较远，本步通孔开口809的刻蚀通常可以控制为停止于第二刻蚀停止层812之内。
由于本实施例中的第一刻蚀停止层811与第二刻蚀停止层812采用了具有导电性质的氮化钛材料，在刻蚀形成通孔开口后不需要再去除通孔开口内的氮化钛材料，减少了工艺步骤，具有简化工艺、缩短生产周期的优点。
步骤708：在形成通孔开口的衬底上形成后一金属结构。
图13为本发明第四实施例中形成后一金属层后的器件剖面图，如图13所示，在形成通孔开口后的衬底上形成了后一金属层806。
本实施例中的后一金属层可以由金属钨形成。另外，为了防止金属钨与通孔开口侧壁处、用于形成后一绝缘介质层的氧化硅材料之间发生反应，通常还会在沉积后一金属层之前，先在后一绝缘介质层之上及通孔开口内形成一层阻挡层(图中未示出)，该阻挡层可以由氮化钛、氮化钽等形成。
在对后一金属层806进行图形化处理形成后一金属结构后，即可形成本实施例中的通孔结构。
图14为采用本发明第四实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法前后的通孔接触电阻的对比图，如图14所示，图中1401为采用传统的单层刻蚀停止层时的通孔接触电阻，此时通孔下方的铝金属被部分氮化，导致通孔的接触电阻较大，检测得到其平均阻值为9.73Ω；图中1402为采用本发明的双层刻蚀停止层时的通孔接触电阻，此时通孔下方的铝金属保护得较好，未被明显氮化，通孔的接触电阻可以达到较小水平，检测得到其平均阻值降为5.65Ω。
可以看到，采用本实施例的具有通孔的半导体器件的形成方法形成的通孔，在接触电阻方面有了显著的改善，这对提高整体电路的电性能非常有利。
本发明的上述实施例中将刻蚀停止层分为了两层，在本发明的其它实施例中，还可以将其分为更多层，如三层，且三层的氮含量为逐渐递增的。其具体实施步骤与思路均和本发明的上述实施例相似，在本发明各实施例的启示下，这一应用的延伸对于本领域普通技术人员而言是易于理解和实现的，在此不再赘述。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (27)

1、一种刻蚀停止层，其特征在于：所述刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。
2、如权利要求1所述的刻蚀停止层，其特征在于：所述第一刻蚀停止层和第二刻蚀停止层为氮化钛层。
3、如权利要求2所述的刻蚀停止层，其特征在于：所述第一刻蚀停止层中的氮含量低于钛含量。
4、如权利要求1所述的刻蚀停止层，其特征在于：所述第二刻蚀停止层的厚度大于所述第一刻蚀停止层。
5、如权利要求1或4所述的刻蚀停止层，其特征在于：所述第一刻蚀停止层的厚度在10至之间。
6、如权利要求1或4所述的刻蚀停止层，其特征在于：所述第二刻蚀停止层的厚度在400至
Figure A200710094544C0002104940QIETU
之间。
7、一种刻蚀停止层的形成方法，其特征在于，包括步骤：
将衬底放置于沉积室内；
利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层；
利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量；
取出所述衬底。
8、如权利要求7所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第一气体及含氮的第二气体内还包括氩气。
9、如权利要求8所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第一气体中氩气与氮气的流量比在4：1至7：1之间。
10、如权利要求8所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第二气体中氩气与氮气的流量比在1：7至1：4之间。
11、如权利要求7所述的形成方法，其特征在于：所述第一沉积时所用的功率在300至1000W之间。
12、如权利要求7所述的形成方法，其特征在于：所述第二沉积时所用的功率在800W至15KW之间。
13、如权利要求7或12所述的形成方法，其特征在于，利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，包括步骤：
利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
14、一种具有通孔的半导体器件，包括衬底，所述衬底上具有前一绝缘介质层，所述前一绝缘介质层内具有前一金属结构，所述前一绝缘介质层及所述前一金属结构上具有刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层上具有后一绝缘介质层，且所述后一绝缘介质层内已形成通孔开口，在所述通孔开口内还具有后一金属结构，其特征在于：所述刻蚀停止层至少包括第一刻蚀停止层，以及位于所述第一刻蚀停止层之上的第二刻蚀停止层；且所述第二刻蚀停止层的氮含量要高于所述第一刻蚀停止层。
15、如权利要求14所述的半导体器件，其特征在于：所述前一金属结构包含金属铝。
16、如权利要求14所述的半导体器件，其特征在于：所述第一刻蚀停止层和第二刻蚀停止层为氮化钛层。
17、如权利要求16所述的半导体器件，其特征在于：所述第一刻蚀停止层中的氮含量低于钛含量。
18、如权利要求16所述的半导体器件，其特征在于：所述第二刻蚀停止层的厚度大于所述第一刻蚀停止层。
19、如权利要求14或18所述的半导体器件，其特征在于：所述第一刻蚀停止层的厚度在10至
Figure A200710094544C0004105003QIETU
之间。
20、如权利要求14或18所述的半导体器件，其特征在于：所述第二刻蚀停止层的厚度在400至
Figure A200710094544C0002104940QIETU
之间。
21、一种具有通孔的半导体器件的形成方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，所述衬底上已形成前一绝缘介质层及前一金属结构；
将衬底放置于沉积室内；
利用含氮的第一气体对所述衬底进行第一沉积，形成第一刻蚀停止层；
利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，形成第二刻蚀停止层，且所述第二气体内的氮含量高于所述第一气体内的氮含量；
取出所述衬底；
在所述第二刻蚀停止层上形成后一绝缘介质层；
在所述后一绝缘介质层内形成通孔开口；
在所述形成通孔开口的衬底上形成后一金属结构。
22、如权利要求21所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第一气体及含氮的第二气体内还包括氩气。
23、如权利要求22所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第一气体中氩气与氮气的流量比在4：1至7：1之间。
24、如权利要求22所述的形成方法，其特征在于：所述含氮的第二气体中氩气与氮气的流量比在1：7至1：4之间。
25、如权利要求21所述的形成方法，其特征在于：所述第一沉积时所用的功率在300至1000W之间。
26、如权利要求21所述的形成方法，其特征在于：所述第二沉积时所用的功率在800W至15KW之间。
27、如权利要求21或26所述的形成方法，其特征在于，利用含氮的第二气体对所述衬底进行第二沉积，包括步骤：
利用含氮的第二气体在800至1200W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在1200至1800W功率下对所述衬底进行沉积；
利用含氮的第二气体在10KW至15KW功率下对所述衬底进行沉积。
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